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《中国计量科学研究院》 2006年
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基于机器视觉的高精度尺寸检测技术及应用研究

冀瑜  
【摘要】:制造业需要有相应的检测技术来保证生产制造出的产品质量。随着我国成为世界制造基地,对检测的需求和要求也逐步提高。机器视觉是近年来发展起来的一项新技术,它是利用光机电一体化的手段使机器具有视觉的功能。将机器视觉引入检测领域,可以在很多场合实现在线高精度高速测量。 本文首先研究了机器视觉在尺寸检测中的应用现状,提出了当前机器视觉尺寸检测中存在的瓶颈:视场较大时精度难以提高;缺乏有效的评价方法和相关的理论支持。 在本文的第二部分,引入了有效分辨率的概念,指出有效分辨率是测量系统最重要的指标之一,可以反映测量的精度和可信程度;利用方差分析和回归分析设计了评价测量系统的有效分辨率的一种方法——AC评价法。并利用这种方法设计了评价机器视觉尺寸检测系统的有效分辨率的平台。 在本文的第三部分,针对机器视觉尺寸检测系统的有效分辨率进行了分析和研究,研究了影响机器视觉尺寸检测系统的有效分辨率的因素,分析了提高机器视觉尺寸检测系统的有效分辨率的方法;针对目前比较活跃的亚像素技术,分析了当前存在的问题,对比较常用的样条函数插值亚像素方法的精度进行了评价。 在理论研究的基础上,本文的第四部分中设计了一个机器视觉维氏硬度自动检测系统。利用机器视觉技术代替传统的人眼瞄准检测,实现了维氏硬度的自动检测。设计了特征点逐次逼近算法、鲁棒Hough变换算法、Hough变换——最小二乘拟合法等算法,提高了系统的有效分辨率。这些算法也可用于其他机器视觉检测的应用中提高检测效率和精度。 该系统已经在中船重工6354研究所投入应用,有效分辨率优于0.5um,最大测量不确定度为1.3%。 进一步的工作希望针对以下三方面开展:一是根据统计方面的理论推导出系统的有效分辨率和测量数据之间的关系。二是研究测量系统的有效分辨率和测量不确定度之间的深层次的关系。三是进一步研究高精度大视场的机器视觉检测技术并投入实际应用,解决诸如陶瓷基板的在线检测分析等生产中的实际问题。
【学位授予单位】:中国计量科学研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP391.41

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